Каучуки синтетические

КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ (СК), промышленные синтетические полимерные материалы, при вулканизации которых может быть получена резина; являются эластомерами. В начале 20 века потребность в резине и дефицит каучука натурального обусловили задачу получения каучука синтетического. Впервые каучукоподобные продукты получили из изопрена в 1875 французский химик Г. Бушарда, в 1882 английский химик У. Тилден. В 1899 российский химик И. Л. Кондаков осуществил синтез каучука из 2,3-диметил-1,3-бутадиена, а в 1910 С. В. Лебедев - из 1,3-бутадиена. Промышленные способы получения каучука синтетического впервые были разработаны в СССР в 1928-32 годах С. В. Лебедевым (полимеризацией 1,3-бутадиена) и в США в 1931-34 У. Карозерсом и Дж. А. Ньюлендом (полимеризацией хлоропрена). Современные усовершенствованные методы синтеза позволяют получать широкий ассортимент каучуков синтетических с заданным комплексом свойств; по многим показателям каучуки синтетические существенно превосходят натуральный каучук. Производство каучуков синтетических по объёму существенно превосходит производство натурального каучука. Каучуки синтетические получают методами радикальной, ионной и ионно-координационной полимеризации или сополимеризации ненасыщенных соединений, реже поликонденсацией различных полифункциональных соединений.

Каучуки синтетические являются высокомолекулярными соединениями - полимерами или сополимерами с высокой гибкостью цепи и относительно невысоким межмолекулярным взаимодействием, температурой стеклования ниже 20°С и степенью кристалличности при нормальной температуре менее 40%. Технологические свойства каучуков синтетических, проявляемые при переработке, а также свойства резин на их основе определяются химическим строением, молекулярной массой, молекулярно-массовым распределением и степенью разветвлённости макромолекул каучуков синтетических. Свойства каучуков, синтезированных на основе одних и тех же мономеров, различны в зависимости от порядка присоединения и пространственной конфигурации звеньев (смотри, например, в статье Бутадиеновые каучуки). Стереорегулярные каучуки характеризуются способностью к ориентационной кристаллизации при деформировании, что определяет высокий уровень упругопрочностных свойств резин на их основе при нормальных и повышенных температурах. Молекулярная масса наиболее распространённых каучуков синтетических обычно (15-50)∙104. При выборе оптимальных для практического применения значений молекулярной массы следует учитывать, что повышение молекулярной массы ведёт к улучшению свойств резин на их основе - возрастанию износостойкости, улучшению упругопрочностных и динамических свойств резин, но усложняет процесс переработки: вызывает повышение вязкости и, соответственно, увеличение энергозатрат и теплообразования при переработке резиновых смесей. Расширение молекулярно-массового распределения, как правило, облегчает процесс переработки, но приводит к ухудшению потребительских свойств резины.

В составе каучуков синтетических кроме полимера присутствуют компоненты, содержание которых определяется способом синтеза, и некоторые специально вводимые добавки (например, антиоксиданты, обеспечивающие стабильность полимера при получении, хранении и переработке). Наличие примесей существенно влияет на свойства каучуков синтетических. Так, содержание солей металлов переменной валентности (даже в малых концентрациях) существенно ускоряет процессы старения каучука и резины, наличие гидрофильных примесей ухудшает диэлектрические свойства резин, понижает их водостойкость. В некоторые каучуки синтетические для облегчения переработки, повышения качества резиновых изделий и снижения их стоимости вводят значительные количества наполнителей; наиболее широко используют каучуки синтетические, наполненные нефтяными маслами и техническим углеродом (масло- и саженаполненные каучуки).

Достаточно широкое применение находят жидкие каучуки - олигомеры с молекулярной массой менее 10⁵. Выпускают также латексы синтетические - водные дисперсии каучуков.

При производстве большинства каучуков синтетических учитывают необходимость их последующей вулканизации (структурирования) для получения резины. В зависимости от свойств и областей применения выделяют каучуки синтетические общего назначения, применяемые в массовом производстве высокоэластичных изделий, и каучуки синтетические специального назначения для изготовления резин с некоторыми специфическими свойствами. Каучуки синтетические общего назначения - изопреновые каучуки синтетические, бутадиеновые, бутадиен-стирольные каучуки - широко применяют в производстве пневматических шин, конвейерных лент, резинотехнических и электротехнических изделий, резиновой обуви и др. Каучуки синтетические специального назначения производят в значительно меньших объёмах, по сравнению с каучуками синтетическими общего назначения, и обычно классифицируют по специфическим свойствам, которые имеют резины на основе данного каучука. Каучуки синтетические специального назначения подразделяют на масло- и бензостойкие (например, бутадиен-нитрильные каучуки, акрилатные каучуки, винилпиридиновые каучуки, фторсилоксановые каучуки синтетические), термостойкие (кремнийорганические каучуки, фторкаучуки, этиленпропиленовые каучуки и др.), газонепроницаемые (например, бутилкаучук, хлорбутилкаучук, полисульфидные каучуки, уретановые каучуки), огнестойкие (фторкаучуки, эпихлоргидриновые, кремнийорганические, хлоропреновые каучуки и др.), атмосферостойкие (этиленпропиленовые, хлоропреновые, бутилкаучук), морозостойкие (кремнийорганические, пропиленоксидные каучуки синтетические). При выборе каучука для производства различных изделий учитывают его стоимость, технологические свойства, экологические и другие факторы. Для производства некоторых изделий используют смеси различных каучуков, смеси каучуков и пластиков. Общий объём производства каучуков синтетических в мире в 2004 году составил 11,87 миллионов тонн, в России - 1,12 миллиона тонн.

Лит.: Синтетический каучук. 2-е изд. Л., 1983; Агаянц И. М. Пять столетий каучука и резины. М., 2002; Химия и технология синтетического каучука. М., 2008.